Darmbakterien als Fabriken für therapeutische Proteine

Die Forschenden veränderten die aus dem Mikrobiom isolierten E. coli-Zellen derart, dass sie quasi zu Fabriken wurden, die nach Retransplantation in das für sie bekannte Mikrobiom dort potenziell therapeutische Proteine produzieren. »Wir wissen, dass E. coli pathogene Gene aufnehmen und Krankheiten verursachen kann. Jetzt drehen wir den Spieß um und verändern sie so, dass sich mit ihnen chronische Krankheiten behandeln, vielleicht sogar heilen lassen«, erläutert Zarrinpar.

Als Proof-of-Concept-Ansatz führten die Forschenden in die Bakterien ein Gen ein, das für eine Gallensalzhydrolase (BSH) kodiert. Nach einer einmaligen Behandlung von Mäusen mit diesen gentechnisch modifizierten E. coli- Zellen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass der gesamte Darm der Mäuse mit diesen Bakterien besiedelt war. Zudem produzierten die Bakterien ein Mäuseleben lang das sie für fremde Enzym BSH. Die Aktivität dieses Enzyms konnte in den diabetischen Mäusen das Fortschreiten der Krankheit positiv. kontrollieren und zum Beispiel die Insulinausschüttung regulieren. 

Ähnliche Versuche unternahmen die Forschenden auch mit bakteriellen Zellen, die von einem menschlichen Mikrobiom stammten.

Trotz der positiven Ergebnisse sind längst nicht alle Herausforderungen gelöst, die mit einem solchen Ansatz verbunden sind. So sind E. coli-Zellen, die an ein Darmmilieu angepasst sind, längst nicht so gut manipulierbar wie labortypische E. colis. »Viele dieser Bakterien sind sehr resistent gegen Veränderungen; das ist Teil ihres angeborenen Abwehrmechanismus«, sagt Zarrinpar. Bisher deuten die Daten deuten darauf hin, dass die Erfolgsquote beim Einfügen eines Gens in aus dem Darm isolierte Bakterien etwa 100-mal geringer ist als bei einem Laborstamm.

Aber sicherlich lässt sich der Prozess optimieren. »Es gibt jetzt viele neue gentechnische Werkzeuge, die es uns ermöglichen, diese Bakterien effektiver zu verändern«, sagt Zarrinpar. Als nächstes plant die Gruppe, diese Technologie zu nutzen, um Wege zur Behandlung weiterer Krankheiten zu entwickeln.